Balisjøen er farvannet nord for de indonesiske øyene Bali og Lombok, ut til Kangeanøyene. Balisjøen grenser til Javasjøen i nord og Floressjøen i øst. Den regnes som en del av Stillehavet, og danner Stillehavets grense mot Indiahavet gjennom sundet mellom Bali og Lombok.